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        基于RFID技術的智能倉儲管理系統架構方案

          信息來源:   發布時間:2021-12-11  點擊數:

        0 引言

        倉儲管理是商品供應鏈環節非常重要的組成部分, 它是連接生產商、分銷商、零售商和消費者的重要紐帶。倉儲的對象不僅僅是成品, 還有原材料和半成品[1]。倉儲管理為企業的管理者提供了庫存物品的存貨狀態、出貨狀態、存貨條件、市場流向等相關信息, 倉儲已經不是簡單的貨物存儲, 而是影響企業生產經營及發展的重要因素。

        1 傳統倉儲管理的特點

        傳統的倉儲管理主要是依靠人工管理或者半自動化管理, 通信方式多以有線通訊為主[1], 通過手持的激光掃描設備以及商品自身所采用的條形碼技術來實現對商品的管理。傳統的倉儲管理主要有以下四個特點:

        1) 操作方式主要依靠人工, 物品數據的采集通過二維碼來實現, 但是由于二維碼技術條件的限制, 工作效率低, 無法對物品信息進行快速、準確、全面地采集、區分和管理[2], 庫存管理的實現需要耗費大量的人力物力。

        2) 物品出入庫、盤點、調度、配貨業務流程多, 效率低且容易出錯[2]。

        3) 倉儲管理主要依靠手工報表、人工統計的方式來實現, 無法實時更新信息, 容易造成物流、信息流的不對稱[2], 進而影響企業的生產和銷售。

        4) 部分規模較大的物流倉儲企業雖然通過信息化建設在很大程度上減少人力的投入, 但是仍然不能完全實現倉儲系統的自動化、智能化管理。

        傳統的倉儲管理模式已經應用多年, 技術成熟且投入的費用較低, 比較適合于小規模的倉儲管理, 但是在面對規模較大的倉儲管理時, 這種管理模式的弊端就會凸顯出來, 這樣就需要一種全新的倉儲管理模式來解決這些問題, 而基于RFID技術的智能倉儲管理系統就應運而生了。

        2 RFID技術

        RFID技術的基本工作原理是:由閱讀器通過發射天線發送特定頻率的射頻信號, 當電子標簽進入有效工作區域時產生感應電流, 從而獲得能量被激活, 使得電子標簽將自身編碼信息通過內置射頻天線發送出去;閱讀器的接收天線接收到從標簽發送來的調制信號, 經天線調節器傳送到閱讀器信號處理模塊, 經解調和解碼后將有效信息送至后臺主機系統進行相關處理;主機系統根據邏輯運算識別該標簽的身份, 針對不同的設定做出相應的處理和控制, 最終發出指令信號控制閱讀器完成不同的讀寫操作[3]。

        RFID無線射頻識別技術具有通信速率快, 安全性高的特點, 其在國內的產業鏈已經形成, 同時由于國家對物聯網產業的支持, 使得物聯網的核心技術RFID技術得以迅速發展, 其生產規模在不斷擴大, 生產成本也在逐漸下降, 這些都為其在智能倉儲管理方面的應用打下了很好的基礎。

        RFID無線射頻識別技術在倉儲管理上的應用主要體現在:

        1) 根據應用需要我們一般采用高頻13.56MHz無源電子標簽, 此種類型標簽重量輕、體積小、壽命長、成本低廉, 有效讀寫距離在1m左右, 并在工程實現中得到了廣泛地應用[2]。由于標簽所具備的特點使其能夠穩定的應用于物品的倉儲管理。

        2) 每個電子標簽都有全球唯一的編碼, 且在存儲區可以寫入相關的數據信息。在入庫前每一件物品都會配備相應的電子標簽, 電子標簽內會詳細的記錄每件物品的詳細信息, 這樣每件物品就具有了其唯一的電子身份。

        3) 根據實際需要可以把RFID電子標簽封裝成不同的類型和形狀, 這樣便于實際應用, 同時電子標簽具有重復使用的特點, 可以實現多次擦寫, 大大降低了標簽的使用費用。

        4) RFID電子標簽具有加密功能, 可以在RFID電子標簽與讀寫設備之間設立相對應的唯一密鑰, 只有專用的讀寫設備才可以讀取標簽中的信息, 這樣可以有效是保障倉庫貨品的信息和數據安全。

        3 智能倉儲管理系統整體架構方案

        倉儲管理主要由入庫、物品進貨位、盤點、配貨、出庫等幾個環節組成, 基于RFID技術的倉儲管理系統改變了傳統的倉儲管理模式, 從技術和管理模式上帶來了新的變革。

        3.1 智能倉儲系統整體流程圖

        如圖1所示, RFID技術貫穿于整個倉儲系統, 從入庫前的粘貼電子標簽寫入物品數據信息到出庫裝車, RFID技術都起著至關重要的作用。在整個系統的設計中主要涉及到三個模塊:模塊1是貨物入庫前的電子標簽粘貼及相關的數據信息寫入環節;模塊2主要是貨物進庫、叉車搬運貨物進貨位、盤點環節;模塊3主要是倉庫配貨及貨物出庫環節。

        模塊1:這個模塊主要涉及到三個工作步驟:

        1) 對單位物品的電子標簽粘貼;

        2) 電子標簽初始化及貨物數據信息的寫入;

        3) 對寫入標簽的數據信息與供應商提供的貨物數據信息核對, 檢查無誤后入庫。

        模塊2:這個模塊主要涉及到叉車搬運貨物入庫和貨物盤點2個環節。

        1) 當電子標簽信息和供應商提供的貨物數據信息核對無誤后, 入庫處的倉庫服務器會根據需要入庫的貨物類型自動分配空貨位信息給叉車, 叉車在接到貨位指令后, 會按照其指令將貨物搬運到需要存放的位置, 同時該貨位RFID讀寫器會將進入該貨位的貨物信息上傳至倉庫服務器, 確認無誤后確認貨物入庫。

        圖1 智能倉儲系統整體流程圖

        圖1 智能倉儲系統整體流程圖  下載原圖


        2) 盤點主要由貨位固定的RFID讀寫器和手持RFID讀寫器來實現, 根據倉庫的盤點需要, 通過貨物的信息讀取和倉庫服務器的數據核對來實現對倉庫的貨物盤點。

        模塊3:這個模塊主要是配貨出庫, 倉庫信息中心在收到下游分銷商的訂單后, 下達配貨指令, 叉車在收到配貨指令后從相應的貨位搬運貨物, 同時RFID讀寫器會自動將當前貨位的出庫情況上傳至倉庫服務器。貨物出庫時, 倉庫門口的RFID讀寫器會自動讀取出庫貨物信息, 同時會和倉庫服務器數據庫核對, 確認無誤后出庫。同時在裝車前會對貨物上的電子標簽進行回收, 核對無誤后對裝車運輸。

        3.2 收貨入庫流程圖

        圖2 收貨入庫流程圖

        圖2 收貨入庫流程圖  下載原圖


        收貨入庫環節是倉儲管理非常重要的一個部分, 在這個環節中主要涉及到以下三個方面的內容:

        1) 倉庫根據庫存情況安排訂單, 供貨商接受訂單, 安排貨源。庫存物品會設置相應的庫存報警值, 倉庫在完成盤點后會對需要補充的物品安排訂單, 同時公司的采購部門還會根據下游分銷商的需求制定新的采購需求。對于倉庫物品固定的供應商, 物資采購部門可以直接在線上實現物資采購, 而對于新的物品或者同類物品但是需要需找新的供應商, 可采用招標或者線下采購的模式來實現物資的采購。在完成采購后供應商應向倉庫提供詳細的物資信息, 包括物品名稱、原料、生產商、產地、生產日期、執行標準、生產標準等等相關信息, 以便于RFID電子標簽的數據寫入。

        2) 貨物運至卸貨區, 進行電子標簽的粘貼、數據寫入。當貨物完成卸貨后, 可根據貨物的品種和類型對其進行分類, 完成分類后對其進行電子標簽的粘貼 (注:電子標簽應設計成具有便于粘貼、回收特點和外觀的芯片) 。一般電子標簽的粘貼以成箱物品或者托盤為單位, 這樣便于管理。完成電子標簽的粘貼工作后統一對其進行初始化, 結合產品包裝二維碼及供應商提供的數據信息使用固定RFID讀寫器或者手持RFID讀寫器實現對貨物電子標簽的數據錄入。

        3) 質檢。質檢流程主要是實現對貨物的數量及電子標簽信息的核對, 通過質檢區域固定的RFID讀寫設備分批分類對貨物的數量及電子標簽的信息與供應商的供貨數據和倉庫采購數據進行核對, 確認無誤后允許入庫, 若有誤, 則發出警報, 需進一步檢驗核對, 方可入庫。

        3.3 貨物進貨位流程圖

        圖3 貨物進貨位流程圖

        圖3 貨物進貨位流程圖  下載原圖


        當質檢完成后, 叉車搬運貨物進庫, 在物品進貨位這個流程中主要涉及下面兩個步驟:

        1) 入庫口設有RFID讀寫區域, 當叉車搬運貨物至此區域時, RFID讀寫器會自動讀寫貨物的標簽信息, 并將信息上傳至倉庫服務器, 同時倉庫服務器會將貨位RFID讀寫器上傳的貨位信息與標簽信息進行物品類別及貨位匹配, 若無誤, 倉庫服務器會分配貨位并將貨位信息通過入庫口的RFID讀寫器寫入貨物的電子標簽, 同時將叉車發出入庫指令。

        2) 叉車得到入庫指令后搬運貨物到達指定貨位, 并按照入庫指令將貨物放在指定的地方, 同時通過貨位處的RFID讀寫器將入庫貨物的信息上傳至倉庫服務器確認, 確認無誤后叉車出庫, 完成入庫流程。

        3.4 貨物盤點流程圖

        圖4 貨物盤點流程圖

        圖4 貨物盤點流程圖  下載原圖


        貨物盤點是倉儲管理的核心工作之一, 在貨物盤點流程中可以通過固定式RFID讀寫設備和手持RFID讀寫設備來實現對全庫的整體盤點和單貨位的盤點。

        1) 固定式RFID讀寫設備全庫和單貨位盤點。倉庫在得到貨物盤點任務后, 通過倉庫服務器向貨位固定RFID讀寫設備發送盤點指令, 根據盤點任務來實現單貨位盤點、多貨位盤點和全庫盤點。RFID讀寫設備接收到盤點指令后會對貨位的數據信息進行讀取, 同時將讀取到的信息上傳至倉庫服務器, 通過與原始數據庫及出庫情況核對來實現貨物的盤點工作。

        2) 手持RFID讀寫設備貨位盤點。手持RFID讀寫器的優點在于其的可移動性, 主要針對小面積或者單貨位盤點。倉庫在得到貨物盤點任務后, 倉庫工作人員可以使用RFID手持讀寫器來對需要盤點的物品或者貨位來實現盤點, 同時通過倉庫的無線設備將數據上傳至倉庫服務器, 通過與原始數據庫及出庫情況核對來實現貨物的盤點工作。

        通過盤點可以實時監控倉庫物品的進庫、存貨、報損、出庫狀態, 以便于倉庫管理人員快速、準確的處理下游經銷商需求及倉庫的采購需求。

        3.5 配貨出庫流程圖

        配貨出庫是倉儲管理的最后一個環節, 這個流程主要涉及配貨、出庫、回收電子標簽及裝車運輸四個方面的內容。

        1) 配貨。下游分銷商訂單到達倉庫后, 倉庫服務器通過倉儲管理系統自動分析訂單, 同時控制貨位RFID讀寫器讀取貨位物品信息, 通過分析計算出訂單所需物品所在的貨位并生成配貨指令。配貨指令生成后, 倉庫服務器會向叉車發送配貨指令, 叉車接收到配貨指令后會前往相應貨位搬運貨物, 確認無誤后搬運貨物出貨位。

        2) 出庫。當叉車搬運貨物出庫時, 在出庫口經過RFID讀寫區域, RFID讀寫器會自動讀取貨物RFID標簽信息, 同時將數據上傳至倉庫服務器, 倉庫服務器通過核對訂單和數據信息, 確認無誤后出庫。同時倉庫服務器會根據出庫情況自動變更貨物庫存量。

        圖5 配貨出庫流程圖

        圖5 配貨出庫流程圖  下載原圖


        3) RFID電子標簽回收。貨物出庫后會有一個RFID電子標簽的回收程序, 通過專人回收RFID電子標簽, 回收、登記、核對數量、初始化, 檢查無誤后貨物裝車。

        4) 裝車運輸。經過上面的一系列程序, 貨物裝車運輸到達各地的分銷商。

        從以上流程可以看到, RFID技術在收貨、入庫、盤點、配貨、出庫這幾個環節都起到了非常重要的作用, 通過RFID技術的應用大大降低了倉庫在人力、物力上的投入, 在現代化的大型倉儲建設中具有重要的作用。

        4 經濟效果評價

        本方案在技術上可行, 在經濟上的投入也是可以接受的。相對傳統的倉儲管理模式, 本方案可以實現以下功能:

        1) 操作方式基本實現自動化、智能化, 改變了傳統的主要依靠人工操作的倉儲管理模式, 大大減少了企業人力、物力的投入, 降低了企業成本, 提高了工作效率。

        2) RFID技術的應用打破了傳統二維碼技術的限制, 能夠實現對物品信息更為全面的采集和存儲, 以便于對其進行詳細的區分和管理。

        3) 物品出入庫、盤點、調度、配貨等業務流程全部實現自動化、智能化, 不僅減少了業務流程, 提高了工作效率, 同時也改變了過去依靠人工處理所造成的低效率、高出錯率的狀況。

        4) RFID技術的應用使得倉儲管理人員能夠實時、精確的掌握庫存物資情況, 對于合理優化庫存與貨位, 實現資源的合理利用具有重要意義[4]。

        5) RFID技術的應用使得盤點更為便捷, 可以通過控制貨位RFID讀寫設備實現實時的單貨位盤點、多貨位盤點和全庫盤點, 改變了過去依靠人工盤點費時、費力、高錯誤率的狀況。

        6) RFID技術的應用使得倉儲信息能夠實時更新, 提高了數據的實時性、動態性, 實現了對庫存貨物的可視化管理[4], 使得企業的物流、信息流更為精確, 進而更有利于企業生產和銷售工作的開展。

        經濟上, RFID芯片價格低廉, 在倉儲管理中可以重復使用, 同時RFID讀寫設備可以采用租賃的形式使用, 免去了大量購進讀寫設備的費用, 而RFID技術的引進可以在很大程度上降低企業的成本, 為企業帶來了可觀的經濟效益, 相對RFID技術和設備上的投入是值得的。

        可以看到, RFID技術的應用, 徹底改變了傳統的倉儲管理模式, 在很大程度上減少了企業人力、物力的投入, 極大的降低了企業的倉儲管理成本, 提高了庫存周轉率, 降低了庫存損耗, 節省了時間, 提高了效率, 并在一定程度上提高了企業對市場反應的靈活度, 對提高企業效益, 提升品牌形象, 增強企業的競爭力具有重要的意義。

        但是本文的設計也存在一定的局限性, 由于目前RFID電子標簽的價格問題, 其并不能像二維碼一樣實現大規模的應用, 僅限于倉儲環節的設計使用, 但是隨著RFID技術的逐步成熟和芯片生產的規?;? 其必然能像二維碼一樣實現從生產到消費全過程的管理和應用。

        5 結論

        RFID技術目前在倉儲行業的應用較少, 但隨著RFID技術的發展, 在未來幾年勢必會在倉儲物流行業實現廣泛的推廣應用。從技術和投入的成本角度來看, RFID技術目前較適用于大型的倉儲物流企業。本論文的主要觀點在于:第一, 詳細介紹了收貨、入庫、盤點、配貨、出庫各個環節的設計和解決方案, 在技術上具有可行性。第二, 從經濟的角度分析了RFID技術的投入成本和使用后能為企業帶來的效益, 使得RFID技術更具應用和投入價值。RFID技術的應用將會為物流倉儲行業帶來巨大的技術和管理上的變革, 對整個行業的發展具有重要的意義。

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